تحسين التجارة البحرية من خلال الرؤية الحاسوبية في الموانئ

مع نقل أكثر من 90% من البضائع عن طريق البحر، تُعد الموانئ مراكز أساسية للتجارة العالمية. وهي بمثابة روابط حيوية بين البر والبحر. وغالباً ما تتعامل الموانئ مع شحنات بضائع قيّمة مثل المواد الخام، والسلع المصنعة، والمنتجات الاستهلاكية، مما يجعلها مفتاحاً لـ سلسلة التوريد الدولية.

على مر السنين، غيرت التقنيات المتطورة كيفية تشغيل وإدارة الموانئ في جميع أنحاء العالم. وقد جعلت هذه الابتكارات إدارة الموانئ أسرع وأكثر أماناً وموثوقية. وغالباً ما تنطوي الابتكارات الأخيرة في الموانئ على الذكاء الاصطناعي (AI).

على وجه الخصوص، تُحدث رؤية الحاسوب (CV)، وهي أحد فروع الذكاء الاصطناعي، طفرة كبيرة في عمليات الموانئ. وتجعل رؤية الذكاء الاصطناعي من الممكن لأنظمة الحاسوب رؤية وفهم المعلومات المرئية في الوقت الفعلي. ومن خلال تحليل الصور ومقاطع الفيديو، يمكن لنماذج رؤية الحاسوب مثل Ultralytics YOLO11 تحديد الأنماط، واكتشاف الأشياء، وتتبع الحركات في الوقت الفعلي. وتُمكّن الرؤى المستمدة من تحليلات الصور من تنفيذ عمليات أكثر كفاءة ودقة، وهو ما يمتلك إمكانات كبيرة في إدارة الموانئ.

على سبيل المثال، يستخدم ميناء روتردام، وهو أكبر ميناء بحري في أوروبا، أنظمة رؤية الحاسوب لتحسين جداول الصيانة. وتستخدم أنظمتهم المعتمدة على الذكاء الاصطناعي مراقبة الفيديو الحية لمراقبة السفن ومعدات الميناء، مما يساعد عمال الميناء في التنبؤ بموعد الحاجة إلى الصيانة. وتُبقي المراقبة المنتظمة المعدات تعمل لفترة أطول وتجعل عمليات الميناء أكثر سلاسة وأسرع.

في هذه المقالة، سنستكشف أمثلة متنوعة للموانئ الذكية التي تستفيد من تقنية رؤية الحاسوب. وسنناقش أيضاً مزايا وعيوب استخدام هذا الابتكار في الموانئ مع النظر في آفاقه المستقبلية. لنبدأ!

Link to this sectionأهمية الموانئ الذكية#

تستقبل الموانئ كميات هائلة من البضائع يومياً وتواجه تحديات مثل الحفاظ على كفاءة العمليات، وضمان سلامة العمال، وتقليل الازدحام المروري، والتعامل مع سوء الأحوال الجوية. حتى التأخير لمدة ساعة واحدة يمكن أن يكون مكلفاً لشركات الشحن.

على سبيل المثال، هناك تكاليف تتعلق باستغراق وقت طويل جداً لتفريغ البضائع (رسوم التأخير)، والاحتفاظ بالحاويات لفترة طويلة جداً بعد التفريغ (رسوم الاحتجاز)، وتخزين البضائع في الميناء لوقت إضافي (رسوم التخزين)، والوصول المتأخر للسفن (رسوم التأخير في الوصول). ولتجنب هذه العقوبات المكلفة، تهدف شركات الشحن إلى التخطيط بعناية لجداولها الزمنية وأوقات السفر وأنشطة الميناء.

لإدارة عمليات الميناء مع معالجة هذه التحديات، تتجه شركات الشحن وسلطات الموانئ بشكل متزايد إلى حلول آلية متقدمة تعتمد على الذكاء الاصطناعي. وفيما يتعلق برؤية الحاسوب، يمكن تدريب نماذج الرؤية على مجموعات ضخمة من مجموعات البيانات التي تحتوي على صور ومقاطع فيديو لعمليات الميناء.

يمكن استخدام النماذج المدربة لمهام مثل اكتشاف وتتبع حاويات الشحن أثناء تحميلها وتفريغها. يمكن أن تساعد رؤية الحاسوب أيضاً في تعزيز سلامة الميناء من خلال تتبع موظفي الميناء الذين ينقلون حاويات البضائع الثقيلة.

Link to this sectionتطبيقات رؤية الحاسوب في الموانئ#

الآن بعد أن فهمنا سبب أهمية وقيمة تقنيات الذكاء الاصطناعي ورؤية الحاسوب في الموانئ، دعونا نلقي نظرة فاحصة على بعض أمثلة الموانئ الذكية التي تعرض كيفية استخدام رؤية الحاسوب.

Link to this sectionاستخدام رؤية الحاسوب للحفاظ على سلامة الميناء#

يمكن لنماذج رؤية الحاسوب، مثل Ultralytics YOLO11 و Ultralytics YOLOv8، تتبع العمال وضمان الامتثال لبروتوكولات السلامة. كيف يعمل هذا؟ يدعم كل من YOLO11 و YOLOv8 مهام رؤية الحاسوب المتنوعة، مثل اكتشاف الأشياء، الذي يحدد الأشياء ويصنفها في صورة أو مقطع فيديو، وتتبع الأشياء، الذي يراقب حركة هذه الأشياء بمرور الوقت.

يمكن استخدام هذه المهام في العديد من حالات استخدام سلامة العمال. ومن الأمثلة الجيدة استخدام اكتشاف الأشياء لرصد معدات الوقاية الشخصية (PPE) على موظفي الميناء، مثل الخوذات والسترات.

الشكل 1. مثال على استخدام Ultralytics YOLOv8 لاكتشاف معدات الوقاية الشخصية للامتثال لسلامة الميناء.

وبالمثل، يمكن أيضاً استخدام أنظمة الموانئ الذكية التي تم دمجها مع قدرات رؤية الحاسوب مثل تتبع الأشياء لمراقبة مواقع العمال وتتبع تحركاتهم في الوقت الفعلي لاكتشاف المخاطر ومنع الحوادث.

من خلال تحليل لقطات الفيديو الحية، يمكن لنماذج الرؤية تحديد الأخطار المحتملة، مثل الأشياء المتساقطة أو العمال الذين يدخلون المناطق المعرضة للخطر. يمكن أيضاً تكوين النظام لإرسال تنبيهات فورية إذا دخل عامل عن طريق الخطأ إلى منطقة محظورة أو اقترب كثيراً من الآلات الثقيلة.

Link to this sectionالملاحة البحرية والمراقبة باستخدام الذكاء الاصطناعي في الموانئ#

يمكن أن تلعب حلول رؤية الحاسوب دوراً مهماً في تحسين الملاحة البحرية. يمكن استخدام الأنظمة البحرية المدمجة مع رؤية الحاسوب، وإرسالات نظام التعرف التلقائي (AIS) (إشارات من السفينة تحتوي على هويتها وموقعها وسرعتها وما إلى ذلك)، وأجهزة استشعار متقدمة أخرى للحصول على رؤى حول موقع السفينة. وبناءً على هذه الرؤى، يمكن لنظام الذكاء الاصطناعي تخطيط مسار مثالي للسفينة مع ازدحام أقل وكفاءة في استهلاك الوقود. كما تسمح هذه الرؤى للطاقم بإعداد الميناء للعمليات مثل التحميل والتفريغ دون أي وقت انتظار.

يمكن استخدام تقنيات رؤية الحاسوب مثل اكتشاف الأشياء من قبل سلطات الموانئ لاكتشاف وتتبع الأشياء في البحر من أجل ملاحة آمنة. على سبيل المثال، يستخدم معهد خليج ماين للأبحاث في بورتلاند أنظمة كاميرات تعتمد على الذكاء الاصطناعي للملاحة البحرية والسلامة. تستخدم الكاميرات رؤية الحاسوب لاكتشاف السفن والقوارب والعوامات والأشخاص والمخاطر البحرية الأخرى، حتى في الليل أو في ظروف الضباب. من خلال اكتشاف العقبات في البحر، يمكن لمشغلي السفن تجنب الحوادث والملاحة بسهولة.

الشكل 2. الذكاء الاصطناعي في المجال البحري: كاميرا تدعم رؤية الحاسوب تكتشف الأشياء في البحر.

Link to this sectionتسهيل مناولة البضائع من خلال رقمنة الموانئ#

تُعد مناولة البضائع واحدة من أكثر العمليات تعقيداً في الموانئ بسبب استخدام الآلات الثقيلة وخطر تساقط الأشياء. تشير الدراسات إلى أن أكثر من 63% من حوادث الموانئ تحدث أثناء مناورة البضائع وعمليات التحميل أو التفريغ. يمكن تجنب هذه الحوادث عن طريق تقليل الحاجة إلى تواجد العمال بالقرب من الحاويات أو معدات الميناء الثقيلة لمهام مثل قراءة الملصقات أو فحص التلف.

يمكن أن تساعد أنظمة الرؤية في تحقيق ذلك من خلال التعرف على الملصقات الموجودة على الحاويات، ومسح حجمها ونوعها ووزنها وأختامها ووجهاتها، أو اكتشاف أي تلف هيكلي. ومن دراسات الحالة المثيرة للاهتمام لهذا الأمر محطة حاويات بيرايوس (PCT) في اليونان. يستخدم هذا الميناء كاميرات مدمجة مع رؤية الذكاء الاصطناعي للتحقق مما إذا كانت الأختام الموجودة على الحاويات سليمة. يلتقط النظام صوراً لواجهة كل حاوية أثناء التحميل أو التفريغ. ثم يتم استخدام اكتشاف الأشياء على الصور لتحديد مواقع الأختام على الحاويات. إذا كان الختم مفقوداً أو تالفاً، يتم إطلاق تنبيه، مما يبلغ سلطات الميناء بإجراء مزيد من التحقيق.

الشكل 3. محطة حاويات بيرايوس في اليونان مثال جيد على ميناء ذكي.

Link to this sectionالمراقبة والتحكم في الوصول في الموانئ الذكية#

تتطلب مهام الأمن والمراقبة في الموانئ اهتماماً مستمراً. إن القوى العاملة المطلوبة لمراقبة كامل مساحة الميناء وعملياته هائلة. حتى أصغر ميناء في العالم، ديبو باي في أوريغون، يغطي ستة أفدنة. المساحة الشاسعة والحاويات المتراصة تجعل من المستحيل عملياً على البشر مراقبتها يدوياً على مدار الساعة.

باستخدام رؤية الحاسوب، يمكن مراقبة عمليات الميناء في نقاط وصول متعددة، ويمكن رصد أي دخول غير مصرح به على الفور. يمكن لتقنيات التعرف الضوئي على الحروف (OCR) و التعرف التلقائي على لوحات الأرقام (ANPR) قراءة لوحات ترخيص المركبات التي تدخل وتخرج من الموانئ لاكتشاف أي مركبات غير مصرح لها. ولمزيد من الأمن، يمكن أيضاً استخدام أنظمة التعرف على الوجوه للتحقق المتقاطع من هويات السائقين والركاب داخل المركبات.

الشكل 4. مثال على استخدام رؤية الحاسوب لقراءة لوحة أرقام سيارة.

على سبيل المثال، يستخدم ميناء فالنسيا في إسبانيا نظام رؤية حاسوب يتكون من طائرات بدون طيار ذاتية القيادة، واتصال 5G، وسماعة رأس للواقع المعزز (AR) لمراقبة أمن الميناء. تُستخدم الطائرات بدون طيار ذاتية القيادة لدوريات الميناء بانتظام، ويتم تحليل تغذية الفيديو باستخدام أنظمة تعتمد على الرؤية عبر شبكة 5G. تبحث نماذج رؤية الحاسوب عن أي عمليات اقتحام أو أنشطة مشبوهة. وعند اكتشاف أي شيء غير عادي، يتم إنشاء تنبيهات. باستخدام سماعة الرأس للواقع المعزز، يمكن لفريق الأمن حتى إلقاء نظرة على المنطقة التي تم التنبيه بشأنها لفهم مدى خطورة الحادث.

Link to this sectionاكتشاف انسكابات النفط بمساعدة رؤية الذكاء الاصطناعي#

تشكل انسكابات النفط تهديداً بيئياً كبيراً، خاصة أثناء عمليات التحميل والتفريغ في الموانئ. تشير الدراسات إلى أن حوالي 29% من انسكابات النفط متوسطة وصغيرة الحجم (7 - 700 طن) تحدث أثناء هذه الأنشطة. ورغم أن هذه الانسكابات قد لا تكون مرئية بسهولة وتبدو غير ضارة، إلا أن عواقبها البيئية يمكن أن تكون وخيمة.

تُعد المراقبة اليدوية لمثل هذه الانسكابات صعبة بشكل خاص في مناطق الموانئ الكبيرة. ولمعالجة هذه المشكلة، يمكن للكاميرات المتقدمة التي تستشعر المياه والمجهزة ببرامج رؤية الحاسوب توفير حل فعال. من خلال تحليل لقطات الفيديو، يمكن لهذه الأنظمة اكتشاف انسكابات النفط في الوقت الفعلي، مما يتيح استجابات فورية وجهود تنظيف.

الشكل 5. مثال لميناء ذكي: اكتشاف انسكابات النفط في المحيط.

في الواقع، يستخدم ميناء أنتويرب، ثاني أكبر ميناء في أوروبا، تقنية رؤية الحاسوب لتخفيف تأثير انسكابات النفط. تراقب الطائرات بدون طيار التي يتم التحكم فيها عن بعد مناطق المياه المحيطة. وبفضل قدراتها على رؤية الحاسوب، يمكن لهذه الطائرات اكتشاف انسكابات النفط في مناطق الميناء القريبة. وهذا يمكّن سلطات الميناء من تحديد مناطق الانسكاب المركزة ومعالجتها على الفور، مما يحسن جودة المياه على طول الشواطئ.

Link to this sectionفوائد وقيود رؤية الحاسوب في الموانئ#

يجلب اعتماد رؤية الحاسوب في إدارة الموانئ العديد من المزايا ويدفع بحلول مخصصة متنوعة للتحديات الفريدة. إليك نظرة سريعة على بعض هذه الفوائد:

• تحسين الخدمات اللوجستية البحرية: يجلب الذكاء الاصطناعي في المجال البحري وسلاسل التوريد مستوى جديداً من الكفاءة التشغيلية للخدمات اللوجستية. يمكن استخدام الأنظمة القائمة على الرؤية لمراقبة تبادل البضائع بين مسارات الشحن، وخدمات الموانئ، ومناولة البضائع، وما إلى ذلك.

• اتخاذ القرارات القائمة على البيانات: من خلال الرؤى المستمدة من تحليل الصور والفيديو، يمكن لإدارة الميناء اتخاذ قرارات مدروسة جيداً.

• توقعات أفضل للمسارات: يمكن لأنظمة رؤية الذكاء الاصطناعي تحليل البيانات المرئية، مثل اللقطات الحية من الموانئ والسفن، لمساعدة خوارزميات الذكاء الاصطناعي في اقتراح مسارات محسنة.

• تقليل تكاليف العمالة: من خلال أتمتة مهام مثل مراقبة السفن، وفرز البضائع، وتتبع السفن من خلال رؤية الحاسوب، يمكن للموانئ تقليل اعتمادها على العمالة البشرية.

بينما توفر حلول رؤية الحاسوب إيجابيات عديدة، فإن تنفيذها في الموانئ له تحديات معينة يجب مراعاتها. إليك بعض القيود التي يجب وضعها في الاعتبار:

• تكاليف أولية عالية: يتطلب تنفيذ تطبيقات رؤية الحاسوب القياسية في الصناعة في الموانئ استثماراً كبيراً في الأجهزة، وخبرة الذكاء الاصطناعي، والبنية التحتية الحسابية.

• القيود البيئية: يمكن أن تؤثر الظروف الجوية غير المتسقة، خاصة في المناطق الساحلية، مثل المطر والضباب، على جودة الصور والفيديو وتؤدي إلى ضعف أداء نموذج الذكاء الاصطناعي.

• التنوع في أحجام حاويات الشحن: تختلف حاويات الشحن في الحجم واللون والملصق والشكل، مما يجعل تتبعها صعباً بالنسبة للأنظمة القائمة على الرؤية. قد تتطلب نماذج رؤية الحاسوب تدريباً إضافياً للتعامل مع هذا التنوع.

• اتصالات الشبكة غير المتسقة: يعد اتصال الشبكة المستقر أمراً أساسياً لأنظمة رؤية الحاسوب القائمة على السحابة، حيث يمكن أن تتسبب الانقطاعات في تأخيرات وعدم كفاءة ومخاطر أمنية في عمليات الميناء.

Link to this sectionمستقبل رؤية الحاسوب في الموانئ#

وفقاً للتقارير، من المتوقع أن ينمو سوق الموانئ الذكية العالمي بمعدل نمو سنوي مركب مثير للإعجاب بنسبة 24.16%، ليصل إلى 6.1 مليار دولار بحلول عام 2033. يسلط هذا النمو الضوء على الاستخدام المتزايد للتقنيات المتقدمة مثل الذكاء الاصطناعي، ورؤية الحاسوب، وإنترنت الأشياء (IoT) في عمليات الموانئ الحديثة. مع زيادة كفاءة الموانئ وذكائها، من المرجح أن تلعب رؤية الحاسوب دوراً حاسماً في أتمتة المهام، وتحسين السلامة، وزيادة الكفاءة التشغيلية.

عند دمجها مع تقنيات مثل إنترنت الأشياء، والبلوكشين، والبيانات الضخمة، من المتوقع أن تمكّن رؤية الحاسوب من تقديم حلول متقدمة ومعقدة تعتمد على الذكاء الاصطناعي، مثل تتبع البضائع في الوقت الفعلي والصيانة التنبؤية لمعدات الميناء. ستعمل هذه الابتكارات على تبسيط عمليات الميناء وتعزيز الاستدامة من خلال تحسين استخدام الطاقة وتقليل انبعاثات الكربون.

Link to this sectionأهم النقاط حول الموانئ الذكية#

من خلال دمج رؤية الحاسوب في إدارة الموانئ، يمكننا تعزيز السلامة والكفاءة والأمن. من مراقبة أنشطة العمال إلى أتمتة المهام المعقدة مثل مناولة البضائع والملاحة بالسفن، يمكن أن تقدم تطبيقات رؤية الحاسوب مجموعة واسعة من التطبيقات ومعالجة التحديات الحاسمة في إدارة الموانئ.

يسلط التوجه نحو الأتمتة والعمليات المدفوعة بالذكاء الاصطناعي الضوء على إمكانات حلول رؤية الذكاء الاصطناعي. من خلال اعتماد هذه التقنيات المتقدمة، يمكن للموانئ وضع نفسها كقادة في الصناعة البحرية العالمية، والمساهمة في النمو الاقتصادي والاستدامة البيئية.

انضم إلى مجتمعنا وتحقق من مستودع GitHub الخاص بنا لمعرفة المزيد عن الذكاء الاصطناعي. استكشف تطبيقات أخرى مثيرة للاهتمام لـ الذكاء الاصطناعي في التصنيع و رؤية الحاسوب في الرعاية الصحية.